بزرگنمايي:

سرزمین ایرانیان- یک گروه پژوهشی بین‌المللی به سرپرستی "دانشگاه بیهانگ در چین"(BUAA) و "دانشگاه تگزاس در دالاس"(UTD)، ورقه‌های بسیار قوی و فوق‌العاده محکمی از جنس کربن ابداع کرده‌اند که امکان ساخت آنها در دمای بسیار پایین با هزینه کم وجود دارد.

این گروه پژوهشی، ورقه‌ها را با اتصال شیمیایی صفحات کوچک کربن گرافیت که شبیه به گرافیت موجود در نوک مداد معمولی است، ساختند. این فرآیند ساخت، به ایجاد ماده‌ای منجر شد که ویژگی‌های مکانیکی آن، کامپوزیت فیبر کربن را که در محصولات تجاری گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرد، افزایش می‌دهد.

دکتر "ری باگمن"(Ray Baughman)، از مدیران برجسته "بنیاد رابرت ولچ"(Robert A. Welch Foundation) در این دانشگاه و از نویسندگان این پژوهش گفت: شاید این ورقه‌ها، جایگزینی برای کامپوزیت‌های پرهزینه فیبر کربن باشند که در موارد گوناگون از جمله بدنه فضاپیما و خودرو تا تیغه آسیاب بادی و تجهیزات ورزشی استفاده می‌شوند.

امروزه، کامپوزیت‌های فیبر کربن، قیمت بالایی دارند زیرا فیبرهای کربن در دمای بسیار بالا که به 2500 درجه سلسیوس(حدود 4500 درجه فارنهایت) می‌رسد، تولید می‌شوند.

دکتر "کنفنگ چنگ"(Qunfeng Cheng)، استاد شیمی دانشگاه بیهانگ و از نویسندگان این پژوهش گفت: در فرآیند تولید این ورقه‌ها، از گرافیت استفاده می‌شود که هزینه بسیار کمتری دارد و در دمای زیر 45 درجه سلسیوس(113 درجه فارنهایت) قابل تولید است. قدرت این ورقه‌ها از همه نظر با کامپوزیت‌های دولایه فیبر کربن مطابقت دارد و می‌توانند در مقایسه با کامپوزیت‌ها، انرژی مکانیکی بیشتری جذب کنند.

گرافیت، از صفحات کوچکی تشکیل شده که از لایه‌های متراکم گرافین ساخته می‌شوند. گرافین، یک لایه از اتم‌های کربن است که الگویی شبیه به حصار سیمی شبکه‌ای دارد و هر یک از شش‌ضلعی‌های آن با شش اتم کربن شکل می‌گیرد.

چنگ ادامه داد: با این که دانشمندان می‌توانند دائما، ورقه‌های بزرگ گرافین را در دمای بالا تولید کنند و نشان داده‌اند که این ورقه‌ها، قدرت قابل توجهی دارند، ساخت صفحات ضخیم گرافیت با اتصال ورقه‌های بزرگ گرافین عملی نیست زیرا با این روش، شاید نیاز باشد که برای ساخت یک ورقه گرافیت به ضخامت موی انسان، حدود 150 هزار ورقه گرافین به هم متصل شوند.

باگمن افزود: ما به جای اتصال مکانیکی ورقه‌های بزرگ گرافین، صفحات بسیار کوچک گرافیت را با اکسیژن ترکیب کردیم تا بتوانند در آب پراکنده شوند و سپس برای ساخت ورقه‌های کم‌هزینه اکسید گرافین، این مواد پراکنده را تصفیه کردیم. این فرآیند، شبیه به ورقه‌های دست‌ساز کاغذ است که با تصفیه کامپوزیت فیبرها ساخته می‌شود.

باگمن ادامه داد: در این مرحله، ورقه‌ها قوی یا محکم نیستند؛ یعنی نمی‌توانند پیش از پراکندگی، انرژی زیادی را جذب کنند. روش ما، اتصال این صفحات کوچک به یکدیگر با استفاده از عوامل اتصال‌دهنده قابل نفوذ است که صفحات قابل انطباق مجاور را به هم متصل و اکسید گرافین را به گرافین تبدیل می‌کند.

ورقه‌های تولیدشده در این فرآیند، 4.5 برابر قوی‌تر و 7.9 برابر محکم‌تر از دیگر ورقه‌ها هستند. این ویژگی‌ها موجب می‌شود این ورقه‌ها قابلیت لازم را برای کاربردهای گوناگون در آینده داشته باشند.